第６期（总２０７期） 山西交通科技 Ｎｏ．６ ２６１０年１２月 ＳｌｔＡＮＸＩ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ｏｆ ＣｏＭ ＩＩ ⅡＣＡＴＩｏＮＳ Ｄｅｃ． 公路隧道节能照明 韩大千 （山西省交通科学研究院，山西 太原０３０００６） 摘要：在公路隧道蓬勃建设的背景下，隧道节能照明越来越显得重要。分析了节能照明的 可行性，并就节能措施从设计参数的选择、灯具类型选择、洞内路面类型的选择、洞内装饰对节 能的帮助、供配电设计的优化等５方面进行了论述。 关键词：公路；隧道；照明；节能；措施 中图分类号：Ｕ４５３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－３５２８（２０１０）０６－００５０－－０２ 组合控制，是隧道节能照明可行性的基础。 １提出隧道节能照明的背景 ｂ１从目前运营情况来看，众多隧道还存在供配 近年来，由于我国高速公路建设越来越多地进 电设计上的缺陷，比如电源方案不合理，线路负载损 入了山岭重丘地区，因此这些道路的共同特点就是 耗较大；灯具布设过密等也会造成极大的电能浪费。 隧道、隧道群较多，并且有很多特长隧道。新近规划 如设计单位在选择供电方案时，应更多地结合后期 的公路隧道，无论从数量还是长度上，都呈现急剧增 的运营费用进行综合的比选，将节能放在首位。 加的趋势，目前隧道建设里程达到了３００ ｋｍ，年。其 ｃ１灯具的选型在隧道节能照明中也是很重要的 中，最长的公路隧道终南山隧道长度达到了１８．４ ｋｍ． 一环，如何结合运营车辆的特点选择节能、耐用、经 根据ＪＴＧ ０２６．１—１９９９《公路隧道通风照明设计 济的灯具至关重要。 规范》：长度大于１００ ｍ的隧道应设置照明。以３ ｋｍ ３隧道照明节能的具体措施． 的高速公路四车道特长隧道为例，每年的电费大约 是１５０～１８０万元，这样庞大的电费对于高速公路的 ３．１设计参数的选择 运营是个很重的负担。假如将３ ｋｍ的特长隧道折算 在《公路隧道照明通风设计规范》的计算公式 为１０座３００ ｍ的中隧道，由于中隧道主要是加强照 中，影响设计指标的主要因素是洞外环境因素和交 明，照明总功率大致会增加３倍，电费的支出将更加 通状况。通过采用对隧道交通组成进行合理分析、隧 惊人。某些运营单位为降低成本，对一些隧道的所有 道洞口增加减光措施等，对隧道洞外亮度、照明折减 灯具全部关闭，其直接后果是给公路的安全运行埋 系数等进行合理的优化，可以减少灯具数量，降低照 下很大的隐患。 明负荷。 从节约能源、降低运营成本的角度出发，我们有 ３．１．１洞外环境因素 必要对隧道照明的节能措施进行探索，找出既经济 合理地对洞外亮度进行取值，可以减少人口段、 又保证安全的方式，来解决越来越尖锐的建设与运 过渡段照明的亮度指标，因而能够减少加强照明的 营的矛盾。 亮度要求，对于照明的节能至关重要。 洞外亮度的取值受洞外环境影响较大，相关因 ２隧道节能照明的可行性 素包含洞口地形、朝向、附近视线情况、植被条件、气 ａ）对于刚刚建成的高速公路，尤其是经济欠发 象条件等，因为受多种条件的局限，设计人员很难得 达地区，其在一定时期内的交通量可能达不到工可 到准确的数值，目前往往简单地按照《公路隧道照明 阶段所预测的交通量，设计的隧道照明设计指标如 通风设计规范》的建议值进行取值，一般采用 何合理选取，如何在运营中具体对灯具的开关进行 ４ ０００ ｅｄ／ｍ２，而很多隧道的洞外也达不到此亮度，这 收稿日期：２０１０—０７—２１：修回日期：２０１０—１１—０５ 作者简介：韩大千（１９７９一 ），男，山西文水人，工程师，工程硕士，２００１年毕业于长安大学地下工程与隧道工程专业，２００９ 年毕业于太原理工大学结构工程专业。 ２０１０年第６期 样导致设计中取值偏高，造成浪费。 韩大千：公路隧道节能照明 ＥＤ灯能节电６０％左右。Ｌ ・５ｌ・ 设计中可以通过多次实测取洞口亮度均值，并 结合洞口段的植树、绿化、洞口型式（如有无遮光棚） 等减光措施对洞口亮度均值进行修正。 ３．１．２交通状况 照明计算时还有一个重要参数就是交通量，而 ｅ）使用寿命，ＬＥＤ灯理论上能达到５０ ０００ ｈ以 上，但受到多种因素的限制，如灯具散热性、电源的 寿命等，目前损失率较高；钠灯光源寿命能达到 ２０ ０００ ｈ，考虑到隧道中维护成本较高，ＬＥＤ灯具是 比较合适的。 往往工可预测的交通组成并不能反映实际运营后的 交通组成，交通组成直接影响着照明的亮度指标，相 总体Ｅ来说，１００ ＷＬＥＤ灯具完全能够替代２００ Ｗ 高压钠灯（钠灯规格一般是２５０．ｗ），但应该从色温、 应也就影响着一次投资和运营的费用。 有资料显示，某１ ０００ ｍ隧道照明按照运营后的 交通组成进行照明计算后的总功率是３０ ｋＷ，按工 可交通组成进行照明计算后的总功率是５０ ｋＷ，增 加了６７％． 光效、散热性等方面选择合适的产品，对产品的初始 投资、节电性能及维护成本进行分析。 ３．３洞内路面类型的选择 目前，隧道洞内路面主要有沥青砼复合路面、水 泥砼路面两种。从照明的角度来看，中短隧道由于照 这样看来，采用合理的交通组成，照明的投资和 运营可以得到大幅度的降低。 ３．２灯具类型的选择 明过渡段较短，采用沥青砼路面对洞内照明影响不 大；长大隧道在洞内采用水泥砼路面可以节约照明 功率。 ３．４洞内装饰对节能的帮助 ２０世纪９０年代前的山岭隧道长度短、照明要求 低，基本不做洞内装饰。随着山岭隧道长度的日益增 加，洞内装饰不仅有利于节约长大隧道的洞内照明 目前，隧道中采用的灯具有高压钠灯、ＬＥＤ灯等 几种类型。从各省采用情况来看，有的省份考虑到节 能，在长大隧道中采用ＬＥＤ灯；有的省份考虑到ＬＥＤ 灯的造价较高且损失率较高（由于灯具自身原因， ３年后损失较大难以满足照明要求），所以仅限在应 急照明和部分中短隧道中采用。 表１高压钠灯灯具参数 高压钠灯 灯具效率 灯电流 平均寿命 钠灯光通量 灯具光通量 功率，Ｗ ％ Ａ ｈ ｑ巩ｍ ｍ ５０ Ｏ．７６ ｌ８ ０ｏ０ ４ ０ｏＯ 功率，而且有利于隧道的后期养护、运营。目前，考虑 到这些方面的因素，山西大运高速的多座隧道正在 进行贴瓷砖。部分已贴瓷砖的隧道与之前相比，行驶 舒适性大大增加。 ７０ Ｏ．９８ ２０ ０ｏ０ ６ ０ｏＯ １１Ｏ 大于等于８Ｏ １．２０ ２４ Ｏ０ｏ 大于等于１２０ ｌ０ ０ｏＯ １５Ｏ ２５０ ４ｏ０ １．８Ｏ ３．ｏｏ ４．６Ｏ １５ ０（）ｏ ２８ ０ｏＯ ４８ ｏｏＯ 表２ ＬＥＤｊ：『具参数 Ｕ Ｄ功 电源功 输入电 灯具效 电源效 谐波失 ＬＥＤ光 灯具光 通量中 通量 工作电压 率 蛊／Ｗ 压，、， 率，％ 率，％ 真ＴＨＤ ｌｍ ｌｍ （恒流） ４０ ６５ ８ ９ ９０— ～ ３ ４００ ５ ６ｏ０ １１０－２１０、７ 图１隧道装饰照明效果图 ６５ ９７ ｌ３Ｏ ９ ２６４ＶＡ 大干 大于 大于 （３４０ｍＡ） Ｃ ５０等于８８ 小于ｌ０ 等于９ｏ ５ ６００ 等ｙｇｏ １１０－２１０、７ １３ ６０ Ｈｚ ９ ２５Ｏ （３４０ｍＡ） １８ ｌ０ ５６ｏ ３．５供配电设计的优化 从目前运营情况来看，众多隧道还存在供配电 设计上的缺陷，比如电源方案不合理、线路负载损耗 较大、灯具布设过密等也会造成极大的电能浪费。 参照国内隧道建设经验，可以在以下几方面进 行优化： ａ）可以按照所采用灯具的类型和功率配置相应 的节能控制柜，以达到较好的节能效果。 ｂ）在进行配电方案设计时，除了以热稳定、电压 降和载流等进行电缆的校验外，还应进行经济电流 密度的校验，这可以减少电缆的损耗，也避免造成后 期运营电能的浪费。 （下转第５９页） 高压钠灯作为隧道光源已有５Ｏ多年的历史，在 隧道应用中较为稳定。两种光源比较大致如下： ａ）单纯从发光效率来说，ＬＥＤ的光效９Ｏ ｌＨ ，达 不到钠灯的光效１２０ ｌＨ ． ｂ１从透雾性能来说，钠灯的金黄色光透雾性能 更好，当然也可以采用暖白色的ＬＥＤ进行替代． ｃ）从初始投资成本上来说，ＬＥＤ灯价格是钠灯 的３ ４倍。 ｄ１从节电成本上来说，考虑到功率因素等系数， ２０１０年第６期 菅玉奇：双连拱隧道中隔墙渗漏水防治措施 ・５９・ 对排水管堵塞的进行通疏，使之达到排水的作用；不 能疏通的，我们在排水管位置打孔将水引到墙外，并 在墙上凿槽埋设排水管，将水引到排水边沟。 ｂ）在中隔墙墙顶部凿出一凹型槽，宽ｌ５～２０ ｃｍ， 深度在８～１０ ｃｍ，设置３％～４％的纵坡，使预埋的 ＰＶＣ管处的混凝土较低。这样衬砌里的水可以顺利 地从凹槽里埋设的盲管流到竖向的ＰＶＣ管并排出。 ２．２防水措施 ａ）严格检查止水带与防水板的焊接质量，确保 不出现一个漏洞。 ２０ ｃｍ，采用专用卡子固定在中隔墙上。当衬砌施工 后施工缝仍旧出现渗水时，可以通过注浆管的注浆 将渗水空隙封堵密实，从而达到止水效果。这是确保 中隔墙不渗水的最后一道防线，也使得中隔墙的防 水质量更加安全、可靠、耐久。 在开始施工的几十米二次衬砌，由于采用传统 的施工方法，即使在水量较少的Ⅲ级围岩中隔墙仍 然有大量的渗漏水现象。在我们采取以上措施后，即 使在水量较大的Ⅳ、Ｖ级围岩，二次衬砌施工后，在 没有注浆的情况下，中隔墙无一处渗漏水现象。中隔 墙漏水这个质量通病，在经过各方的共同努力下得 到了彻底的解决。 ３结束语 ｂ）把原来安装不规范的或损坏的止水带由人工 凿出，重新安装止水带。安装时采用高标号水泥砂浆 将止水带的两侧填实抹平。 ｃ）借鉴房建施工的防水处理方法，在止水带下 部涂刷防水涂料——冷底子油，防止水由止水带底 部渗出，从而又增加了一道防线。 ｄ）浇筑主洞衬砌混凝土前，对中隔墙顶面的松 仁川双连拱隧道中隔墙漏水的解决，不同于传 统的、被动的处理方法，如改进防水材料方法，如采 用新型防水卷材；也不同于单纯的依靠新型材料，如 在衬砌与中隔墙混凝土结合部采用混凝土界面剂， 散混凝土进行清除，采用高压水冲洗干净，以利于衬 砌混凝土与中隔墙混凝土良好结合。 ｅ）加强二衬砼施工质量，从原材料配比、拌和、 加强混凝土的结合的方法。它是一个系统的方法，是 个积极的方案，以积极的疏通代替被动的塞堵，同 时严格控制施工质量，从根本上解决渗漏水问题，而 且施工方法简单、易操作，经济性好，也是其他方法 一施工过程中的振捣严格监控，确保防渗砼能够发挥 抗渗作用。 ２．３堵水措施 所不具备的。双连拱隧道中隔墙这一质量通病的彻 底解决，对于今后的双连拱隧道施工有着很大的借 在中隔墙顶部设置一道防水注浆管，距墙边 鉴意义，必将产生很大的社会经济效益。 Ｔｈｅ Ｗａｔｅｒ Ｌｅａｋａｇｅ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ．ａｒｃｈ Ｔｕｎｎｅｌ Ｗａｌｌ ＪＩＡＮ Ｙｕ－ｑｉ （Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ ｌＩｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔａｉｙｎａｎ，Ｓｈａｎｘｉ ０３０００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｌｅａｋａｇｅ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｏｍｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ—ａｒｃｈ ｔｕｎｎｅｌ ｗａｌ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ—ａｒｃｈ ｔｕｎｎｅｌ；ｗａｌｌ；ｗａｔｅｒ ｌｅａｋａｇｅ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ；ｍｅａｓｕｒｅ （上接第５１页） ～ｃ）变压器负载率宜控制在４０％ 进一步的应用和研究。随着高速公路的建设越来越 ５０％之间较妥，以使变压器处于最佳经济运行区 深入山岭地区，隧道建设的日益增多，隧道照明节能 将越来越受到社会公众及相关管理部门的重视，更 段。此外，对变压器的类型应选择节能型变压器。 ４结束语 隧道照明节能的方法和措施，在国内隧道已有 需要及时、认真地研究和解决相关技术和管理问题， 使节能效果真正在实际运营中得以显现。 Ｔｈｅ Ｅｎｅｒｇｙ－ｅｆｉｃｉｆｅｎｔ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｏｆ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ ＨＡＮ Ｄａ－ｑｉａｎ （Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ ０３０００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ－ｅｆｉｃｉｆｅｎｔ ｌｉｇｈｔｉｎｇ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ；ｔｕｎｎｅｌ；ｌｉｇｈｔｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ｍｅａｓｕｒｅ